超千米深斜孔鉆探技術(shù)

郭 磊

（河北省地礦局第三地質(zhì)大隊，河北張家口 075000）

2021年在河北省懷安縣朱家洼多金屬礦區(qū)進行第四次普查工作，該礦區(qū)設(shè)計傾角為60°、設(shè)計方位角為50°鉆孔的方位易產(chǎn)生較大的偏差，當終孔深度較大時，終孔點偏離勘探線的距離遠大于地質(zhì)設(shè)計要求。2021年4～6月在朱家洼礦區(qū)鉆成ZK1-2孔，終孔深度為1109m，施工此鉆孔時，以控制鉆孔方位偏差為重點，將終孔點偏離勘探線的距離降到最小，鉆孔質(zhì)量達到了優(yōu)質(zhì)孔標準。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

1.1 地層

區(qū)內(nèi)出露地層主要為太古代桑干群瓦窯口組變質(zhì)巖。主要巖石類型為黑云斜長片麻巖夾紫蘇斜長片麻巖，紫蘇麻粒巖、夾含磁鐵石英巖等。

1.2 構(gòu)造

普查區(qū)內(nèi)構(gòu)造以斷裂構(gòu)造為主，圍繞駱駝山石英斑巖體形成一系列的環(huán)狀、放射狀斷裂構(gòu)造及節(jié)理破碎帶，長度幾米至幾百米，寬度0.50～10余米不等。

主要有三條較大的斷層（蝕變帶），具體特征如下：F1位于斑巖體的西北部，產(chǎn)狀120°∠70°延長近250m，寬3～5m；F2位于斑巖體的西南部，產(chǎn)狀30°∠55°延長近575m，寬5～10m；F3位于斑巖體的東部，產(chǎn)狀近于南北，90°∠53°延長450m，寬1～2m，斷層角礫明顯。上述各斷層均有不同程度的金礦化。

2 鉆探設(shè)備

鉆機：XY-6B 型，泥漿泵：BW-250 型，動力機：150kW 發(fā)電機（兼照明），鉆塔：AG-13-30 型（斜直兩用，塔高13m，最大承載30t），測斜儀：XBY-2GW無線光纖尋北陀螺測斜儀。

3 鉆探工藝

3.1 鉆進方法和鉆具組合

（1）在第四系覆蓋層，根據(jù)其厚度及破碎情況開孔時用?110復(fù)合片鉆頭開孔，遇到基巖后下入?108mm套管護壁，基巖內(nèi)使用繩索取芯孕鑲金剛石鉆頭鉆進。

（2）開孔鉆進至基巖下入套管前，使用?89mm繩索取芯鉆桿。鉆具組合：60六方主動鉆桿+?89mm繩索取芯鉆桿+?108mm巖芯管+?113mm復(fù)合片鉆頭。鉆進技術(shù)參數(shù)：鉆壓5～8kN、轉(zhuǎn)速100r/min、泵量90L/min。

（3）下入?108mm套管后，采用?95mm繩索取芯金剛石鉆進工藝。鉆具組合：?89mm繩索取芯鉆桿+?95mm繩索取芯內(nèi)外管鉆具+?95mm孕鑲金剛石鉆頭。鉆進技術(shù)參數(shù)：鉆壓8～12kN、轉(zhuǎn)速100r/min、泵量50L/min。

（4）下入?89mm套管后，采用?76mmm繩索取芯金剛石鉆進工藝。鉆具組合：?72mm繩索取芯鉆桿+?76mm繩索取芯內(nèi)外管鉆具+?76mm孕鑲金剛石鉆頭。鉆進技術(shù)參數(shù)：鉆壓8～10kN、轉(zhuǎn)速290～370r/min、泵量50L/min。

3.2 鉆孔結(jié)構(gòu)

?113mm 孔徑0～17.25m，?95mm 孔徑17.25～394.35m，?76mm孔徑394.35～1109.00m。

3.3 沖洗液與護壁堵漏措施

（1）在第四系覆蓋層及基巖風化破碎層采用膨潤土低固相泥漿作沖洗液，性能：比重1.08～1.10，粘度18～20s，含砂量小于4%，穿過覆蓋層及基巖風化破碎層后采用無固相沖洗液。

（2）完整基巖層內(nèi)鉆進時采用聚丙烯酰胺無固相沖洗液，每立方米清水加聚丙烯酰胺0.1～0.2kg；破碎地層內(nèi)鉆進時在聚丙烯酰胺無固相沖洗液內(nèi)添加適量的砂礫石防塌劑。

（3）鉆進時發(fā)生嚴重漏失時人工向孔內(nèi)灌注防塌封堵劑，此鉆孔在不同層位共堵漏12次。

4 供水

根據(jù)當?shù)厮礂l件，確定供水方法，采取機場附近挖蓄水池20m3，用塑料布防滲水，使用車輛從遠處拉水，注入池內(nèi)備用，再用水泵將水壓送到鉆場。

5 鉆探質(zhì)量要求及保證措施

5.1 工程質(zhì)量指標

（1）巖礦芯采取率與巖礦芯整理。全孔巖芯平均采取率一般不得低于75%，礦芯平均采取率一般不得低于80%。由機臺負責將巖芯清洗干凈，自上而下按次序裝箱，在巖芯上用漆或油浸色筆寫明回次數(shù)、總塊數(shù)和塊號，用油筆填寫巖芯牌，并妥善保管。

（2）鉆孔彎曲度及測量間距。鉆孔開孔至25m 測量一次頂角和方位角，其后每鉆進50m 測一次頂角和方位角，頂角偏斜不大于3°/100m；按孔深累計計算每100m 方位角允許偏差1°～2°，鉆孔終孔點位置不允許超過線距的1/4。

5.2 質(zhì)量保證措施

（1）確保地盤堅實、平整，地梁鋪設(shè)水平、周正、牢固；鉆機安裝達到水平、周正、穩(wěn)固；嚴格按設(shè)計要求檢查立軸方向、角度。

（2）開孔時用剛直的鉆具，依次分別使用巖芯管長1m、2m、4m的單管鉆具。

（3）采用繩索取芯鉆具取芯，配備胎體硬度為HRC25、濃度為75%、工作層高13mm的孕鑲金剛石鉆頭，選擇性能良好卡簧并用巖芯實驗松緊度，合適為宜，投入內(nèi)管要到位，防止打單管和巖芯脫落。

（4）使用性能完好的取芯鉆具，取芯外管、內(nèi)管保持剛直，鉆頭內(nèi)徑不能超差過大，保證巖芯能順利進入內(nèi)管。

（5）鉆進時，不打懶鉆，發(fā)現(xiàn)巖芯堵塞立即提升內(nèi)管進行取芯。

6 取得的成果

6.1 鉆孔的主要技術(shù)指標

此鉆孔的臺月效率為408m/臺月，?95mm孔徑的平均純鉆進小時效率為1.3m/h，平均回次進尺2.21m；?76mm 孔徑的平均純鉆進小時效率為1.3m/h，平均回次進尺2.53m；全孔平均巖芯采取率為99.11%，礦芯采取率為100%。

6.2 鉆孔的測斜記錄

鉆孔的測斜記錄見表1。